Владимир Шлома, Сергей Макаров
Преселектор специализированного цифрового радиоприемного устройства
1.
Анализ требуемого частотного диапазона радиоприемника
Современное развитие профессиональной мобильной радиосвязи (ПМР) характеризуется широким внедрением цифровых технологий. Цифровые комплексы технических средств могут обеспечить все преимущества, связанные с цифровой обработкой сигналов: улучшение качества и надежности связи, повышение безопасности каналов связи, новые функциональные возможности, упрощение и повышение скорости передачи данных и т.д. Широкое распространение получили транкинговые системы связи, в частности радиостанции стандарта ТЕТРА. В связи с быстрым ростом количества используемых радиостанций все более остро встает вопрос о необходимости технического контроля параметров излучения этих средств связи.
Специализированное цифровое радиоприемное устройство предназначено для контроля параметров излучений базовых и абонентских станций ТЕТРА в реальных условиях их работы.
Анализ выпускаемых базовых станций (БС) показал, что они производятся с количеством частотных трактов от одного до восьми, при использовании дополнительного оборудования количество трактов может наращиваться до двенадцати. Абонентские станции работают на частотах, задаваемых им БС на время сеанса связи. Следовательно, для обеспечения контроля работы одной абонентской станции необходимо контролировать все частотные тракты приема данной БС.
Исходя из этого, радиоприемное устройство должно одновременно контролировать все частоты приема одной БС.
Для работы базовых и абонентских станций ТЕТРА выделены следующие полосы частот:
Россия:
– 380 – 400 МГц;
– 410 – 430 МГц;
– 450 – 470 МГц;
– 815 – 820 МГц;
– 860 – 865 МГц;
США и Европа:
– службы безопасности и аварийно-спасательные: 380 – 390 МГц; 390 – 400 МГц;
– гражданские службы: 410 – 430 МГц; 450 – 470 МГц; 870 – 876 МГц; 915 – 921 МГц;
– FCC (ФКС США): 805 – 825 МГц; 850 – 870 МГЦ;
Азия:
– 805 – 876 МГц;
– 915 – 921 МГц.
Таким образом, работа станций ТЕТРА разрешена не во всем указанном диапазоне, а в отдельных поддиапазонах.
В таблице 1 приведены частотные диапазоны абонентских станций ТЕТРА.
Таблица 1 – Частотные диапазоны абонентских станций ТЕТРА
Из анализа вышеизложенного вытекает, что в настоящее время наиболее вероятной будет работа станций ТЕТРА в следующих поддиапазонах: 300 – 500 МГц; 800 – 950 МГц.
Однако, диапазон работы станций ТЕТРА окончательно не определен. В настоящее время, как в России, так и в других странах, изыскиваются возможности для выделения рабочих частот для станций ТЕТРА в других поддиапазонах. В принципе станции ТЕТРА могут выпускаться для работы в поддиапазонах 100 МГц – 1100 МГц. Поэтому, несмотря на то, что в поддиапазонах 100 – 300 МГц, 500 – 800 МГц и 950 – 1100 МГц работа станций ТЕТРА маловероятна, необходимо предусмотреть работу радиоприемного устройства и в этих поддиапазонах.
Поскольку требования к преселектору радиоприемного устройства коренным образом зависят от вида цифровой обработки, применяемой в радиоприемном устройстве, прежде чем приступать к разработке преселектора, нужно определиться с структурной схемой радиоприемного устройства.
2.
Анализ схем радиоприемников с цифровой обработкой сигнала
Из проведенного выше анализа ясно, что данное радиоприемное устройство относится к устройствам СВЧ диапазона и, по сути, является измерительным устройством. По сравнению с аппаратурой, работающей на длинных, средних, коротких и ультракоротких волнах, радиоприемные устройства СВЧ диапазона обладают рядом особенностей. Так, в диапазоне СВЧ уровень внешних помех чрезвычайно мал, если, конечно, помехи не создаются преднамеренно. Основную роль играют внутренние шумы, которые ограничивают чувствительность радиоприемного устройства. В связи с этим в радиоприемных устройствах диапазона СВЧ большое внимание уделяется уменьшению шумов всех элементов: частотно-избирательных систем, усилителей, преобразователей частоты и др. Первые каскады радиоприемного устройства обязательно должны быть малошумящими.
С развитием цифровых технологий все большее внимание уделяется построению радиоприемных трактов с применением цифровой обработки сигналов (ЦОС), называемых в литературе SDR – software defined radio. Эта технология основывается на возможности оцифровки радиосигнала в реальном времени и последующей обработке программными или аппаратными цифровыми средствами – цифровыми сигнальными процессорами, программируемыми логическими интегральными схемами (ПЛИС) и т.д. Технология SDR позволяет осуществлять прием и демодуляцию сигналов, в которых используются цифровые виды модуляции, такие как QPSK, QAM, GMSK и т.д. В зависимости от частоты и ширины спектра принимаемого сигнала цифровая обработка в приемнике может использоваться как по радиочастоте (рисунок 1), так и после переноса сигнала на фиксированную промежуточную частоту – обработка по ПЧ (рисунок 2).